Biologische Abbaubarkeit und Kompostierbarkeit

Geschrieben von: Günther Wiedl

Im Allgemeinen wird unter Abbaubarkeit (oder Degradierung) das Zerlegen einer größeren organischen Molekülverbindung in kleinere Moleküle, bis hin zu einzelnen Elementen, verstanden. Man unterscheidet zwischen physikalischem, chemischem und biologischem Abbau. In Bezug auf Biokunststoffe bzw. Biopolymere wird hier ausschließlich auf den biologischen Prozess eingegangen.

Biologisch abbaubare Kunststoffe sind für Mikroorganismen bzw. Enzyme zugänglich, die für die Zersetzung verantwortlich sind. Zu Beginn führt das zum Verlust der mechanischen Eigenschaften des Werkstoffs sowie Veränderung des Aussehens und Geruchsentwicklung. Darauffolgend unterscheidet man zwischen zwei Abbauwegen – zum einen der enzymatisch induzierte Primärabbau (Spaltung der Makromoleküle) und zum anderen der enzymatische Endabbau in dem die Spaltprodukte zu Wasser, Kohlendioxid und Biomasse veratmet werden.

Im speziellen Fall der Polylacticacid (PLA) wird die Polymerkette über eine Hydrolyse zu Milchsäure (Primärabbau) und weiter zu Biomasse, Wasser und Kohlendioxid (Endabbau) degradiert. Diese Enzyme zerlegen das Material hauptsächlich in Hydrolyse- und Oxidationsreaktionen wobei die Zelle in der Lage ist, Bestandteile in sich aufzunehmen. Jedoch sind Mikroorganismen bzw. Enzyme zu voluminös, um tief in das verrottende Material einzudringen, sodass dieser Vorgang nur als Oberflächenerosion oder diffusionsgesteuerter Vorgang ablaufen kann.

Entscheidend für die Einleitung des Primärabbaus sind Heteroatomen. Diese Gruppe beschreibt solche Atome, die kein Kohlenstoff oder Wasserstoff sind. Als Beispiele seien hier Peptidbindungen, Esterbindungen, Amide und Harnstoffbrücken erwähnt. Solche Heteroatome erlauben den Mikroorganismen den Zugang zu der Molekülkette und erhöhen die Abbaubarkeit eines Biopolymers. 

Die Bezeichnung biologisch abbaubar inkludiert keinen Zeitfaktor. Der Begriff Kompostierbarkeit beschreibt die vollständige Verwandlung eines Werkstoffes bzw. Stoffgemisches zu Kohlendioxid, Wasser und Biomasse innerhalb weniger Wochen bis Monaten unter definierten Bedingungen. Dies bedeutet, dass ein Baumstamm zwar biologisch abbaubar aber nicht kompostierbar ist.    

Weitere Faktoren welche die Abbaubarkeit begünstigen: große Anzahl ungesättigter Verbindungen, unverzweigte Molekülstruktur,  hohe Polarität/Quellbarkeit, große Oberfläche.

Die wichtigsten Normen für Produkte aus kompostierbaren Werkstoffen sind:

  • DIN EN 13432 “Verpackung - Anforderungen an die Verwertung von Verpackungen durch Kompostierung und biologischen Abbau - Prüfschema und Bewertungskriterien für die Einstufung von Verpackungen”
  • ASTM D 6400 “Standard Specification for Compostable Plastics”

 

biodegrable

 Abb.: Kompostierbarkeitsabzeichen der DIN CERTCO und der European Bioplastics nach EN 13432

 

 

 

 

 

 

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Quellenverzeichnis

Hans-Josef Endres, Andrea Siebert-Raths (2009): Technische Biopolymere – Rahmenbedingungen, Marktsituation, Herstellung, Aufbau und Eigenschaften, Hanser Verlag

DIN CERTCO TÜV Rheinland (2012): http://www.dincertco.de , aufgerufen am 23.10.2012


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Datum: Donnerstag, 15. November 2012 17:35
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